Question

18．如圖所示的電路，開(kāi)關(guān)閉合后，滑動(dòng)變阻器的滑片P從b端移到a端時(shí)．電壓表的示數(shù)從4V變?yōu)?V．電流表的示數(shù)增加了0.4A，電阻R消耗的電功率增大4.8W，滑動(dòng)變阻器的最大阻值是10Ω．

Answer 1

分析 當(dāng)滑片位于b端時(shí)，R與滑動(dòng)變阻器的阻值串聯(lián)，電壓表測(cè)R兩端的電壓，電流表測(cè)電路中的電流；當(dāng)滑片位于a端時(shí)，電路為R的簡(jiǎn)單電路，電壓表測(cè)電源的電壓，電流表測(cè)電路中的電流，根據(jù)歐姆定律結(jié)合電壓表的示數(shù)求出兩種情況下電路中的電流之比，根據(jù)電流表的示數(shù)變化量求出兩種情況下電路中的電流，由圖乙可知電源的電壓，根據(jù)歐姆定律求出R的阻值，再根據(jù)歐姆定律求出圖甲中電路中的總電阻，利用電阻的串聯(lián)求出滑動(dòng)變阻器的最大阻值，根據(jù)P=I²R求出電阻R消耗的電功率的增加量．

解答 解：當(dāng)滑片位于b端時(shí)，等效電路圖如圖甲所示；當(dāng)滑片位于a端時(shí)，等效電路圖如下圖乙所示：

由I=$\frac{U}{R}$可得，兩圖中的電流之比：
$\frac{{I}_{1}}{{I}_{2}}$=$\frac{\frac{{U}_{1}}{R}}{\frac{{U}_{2}}{R}}$=$\frac{{U}_{1}}{{U}_{2}}$=$\frac{4V}{8V}$=$\frac{1}{2}$，即I₂=2I₁，
因電流表的示數(shù)增加了0.4A，
所以，I₂-I₁=2I₁-I₁=I₁=0.4A，I₂=2I₁=2×0.4A=0.8A，
由圖乙可知，電源的電壓U=U₂=8V，
則R的阻值：
R=$\frac{U}{{I}_{2}}$=$\frac{8V}{0.8A}$=10Ω，
圖甲中電路中的總電阻：
R_總=$\frac{U}{{I}_{1}}$=$\frac{8V}{0.4A}$=20Ω，
因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，
所以，滑動(dòng)變阻器的最大阻值：
R_滑=R_總-R=20Ω-10Ω=10Ω，
電阻R消耗的電功率增大了：
△P_R=P_R′-P_R=I₂²R-I₁²R=（0.8A）²×10Ω-（0.4A）²×10Ω=4.8W．
故答案為：4.8；10．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了串聯(lián)電路的特點(diǎn)和歐姆定律、電功率公式的應(yīng)用，利用比例法解答時(shí)要注意各量之間的關(guān)系，不要顛倒．